热力膨胀阀感温元件特性实验研究

　　热力膨胀阀通过感温元件温包感受过热度信号，控制阀的开度，从而调节制冷剂的流量，因此如果温包接受的温度信号不稳定，将直接影响系统的稳定性。Wedekind[1, 2, 3]等在1966年分别通过实验发现了即使在稳定流动传热情况下，蒸发器的制冷剂蒸干点仍随机摆动。为此，许多国内外学者就热力膨胀阀的感温元件对于系统稳定性的影响进行了研究。Higuchi等[4]建立了描述热力膨胀阀流量特性的传递函数模型，并利用此模型详细讨论了感温包压力对温度反应的时间常数，及与感温毛细管流动阻力有关的时间常数、与感温包热容有关的时间常数等因素对流量的影响。陈芝久[5]研究了热力膨胀阀的感温包与管壁间接触热阻的大小对蒸发器-热力膨胀阀控制回路的振荡的影响。Mulay[6]讨论了热力膨胀阀温包安放位置、温包大小以及温包内时间常数对系统稳定性的影响。但是，这些研究只针对感温部件本身的结构、安放位置等参数的影响做了论述，没有涉及感温包内增设吸附填充物对于系统稳定性的影响。这里对带有吸附填充物的热力膨胀阀感温元件进行了研究，得到不同结构填充物的时间常数变化规律，并在家用空调上使用这种带充填物的热力膨胀阀进行了系统实验对比。

　　1 感温元件吸附材料

　　1.1 感温元件内吸附过程介绍

　　吸附过程按吸附质和吸附剂表面的作用力不同，可分为物理吸附和化学吸附两种类型。物理吸附中吸附剂和吸附质的作用力为Vander Waals力引起的分子间引力，主要指Keesom力、Debye力和Londom力等机理形成的电偶极子间的互相作用。物理吸附的特点是吸附作用比较弱，吸附热比较小，温度越低吸附量越大，对吸附质气体一般无选择性，吸附量随吸附剂的比表面积的增大而增加，吸附和解吸速度快。化学吸附中，吸附剂和吸附质之间产生电子交换而形成离子键、共价键等化学键，可放出较大化学吸附热从而形成化学吸附。化学吸附的特点是吸附作用强，吸附热大，吸附有选择性，一般只吸附单层，吸附解吸速度慢。吸附循环流程的实现方法可以分为变温吸附、变压吸附和置换吸附。温包内的吸附解吸过程可以认为是既变温又变压的物理吸附解吸过程，而且与以往的研究不同的是，温包内的填充物吸附的并不是单相的气体或液体，而是汽液两相共存的制冷剂。温度升高，汽化和脱附过程同时存在;温度降低，液化和吸附过程同时存在。

　　对于热力膨胀阀系统来说，温包内吸附填充物的吸附解吸制冷剂的速度是最值得关注的。由于吸附传质过程受吸附质流动引起的流体动力学上的紊流、层流、压降、返混和未及时排出的吸附热等因素的影响，其传质机理很复杂[7]。一种应用较广泛的线性驱动力(LDF)模型，其吸附速度方程为[8]：